Kaum erforschtes Isopren erstmals mit Satellit messbar

Isopren (C5H8) ist neben Methan das am meisten in die Erdatmosphäre emittierte organische Molekül. Der von Pflanzen abgegebene Spurenstoff treibt zahlreiche chemische Prozesse in der Atmosphäre an - die auf globaler Ebene noch kaum erforscht sind. US-Forscher haben nun im Fachjournal "Nature" erstmals globale Isopren-Messungen aus dem Weltraum vorgestellt. Mit ermöglicht haben diese Innsbrucker Forscher.

Isopren wird von vielen Baumarten wie Eichen und Pappeln an die Luft abgegeben. Der ungesättigte Kohlenwasserstoff wird üblicherweise innerhalb einer Stunde wieder abgebaut. Dabei entstehen allerdings sekundäre Luftschadstoffe wie Ozon oder Feinstaub. Das Problem ist, dass es "eine große Unsicherheit über das Ausmaß der globalen Isopren-Emissionen gibt", erklärte Armin Wisthaler vom Institut für Ionen- und Angewandte Physik der Universität Innsbruck gegenüber der APA.

Bereits 2013 standen daher Isopren und andere flüchtige organische Verbindungen im Mittelpunkt von Messungen von US-Behörden vom Flugzeug aus über dem Südosten der USA. Daran beteiligt war neben Wisthaler auch Martin Graus vom Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften der Uni Innsbruck. Sie führten bei mehr als 40 Forschungsflügen mit einem in Innsbruck entwickelten speziellen Massenspektrometer Isopren-Messungen in der Atmosphäre durch.

Lange Datenauswertung

Die Auswertung der dabei gewonnenen Daten sei sehr komplex und dauere entsprechend lange, betonte Wisthaler. Dann kamen die Modellierer zum Zug, welche die Daten der Innsbrucker Forscher zur Validierung der von einem Team um Dylan Millet von der University of Minnesota (USA) entwickelten Methode zur Auswertung von Satellitendaten nutzten. "Damit diese neue Methode überhaupt publiziert und anerkannt wird, waren die direkt in der Atmosphäre gewonnenen Daten sehr wichtig", sagte Wisthaler.

Die neue Methode ermöglicht es, die Messdaten von Infrarot-Instrumenten (Cross-Tracked Infrared-Sounders, CrIS) auf Satelliten auszuwerten. Mit einem Algorithmus, der auf einem künstlichen neuronalen Netzwert basiert, gelingt es, aus diesen Satelliten-Messdaten eine globale Karte der Isoprenkonzentration in der Erdatmosphäre zu erstellen. Durch die Erfassung aus dem Weltraum könne "gewissermaßen die gesamte Erdatmosphäre als ein chemischer Reaktor aus dem Weltraum beobachtet und atmosphärenchemische Prozesse auf globaler Ebene studiert" werden, so Wisthaler.

In der Studie wurden nun mit den Satellitenmessungen vier globale Isopren-Hotspots primär über großen Waldgebieten bestätigt - sie liegen im Amazonas-Gebiet, Zentralafrika, Australien und dem Südosten der USA. Die Daten zeigten aber auch einen bisher unerkannten Hotspot im südlichen Afrika auf.